玻璃窑炉生产节能优化研究

2018-03-27王飞

山东化工 2018年17期

王飞

(陕西铁路工程职业技术学院建筑工程系，陕西渭南 714000)

随着世界能源的匮乏，各类能源售价水涨船高，高耗能产业生产成本也随之上升。对于玻璃制造业而言，由于自身对能源需求量巨大，其生产成本也变得越来越高。如何在原有基础上提高玻璃生产效率，降低玻璃制造对能耗的依赖程度，成为各个玻璃企业追求的重中之重。本文从玻璃窑炉燃烧技术和玻璃窑炉结构两方面进行节能优化方面的论述。

1 燃烧技术的节能优化

由于玻璃窑炉热效率一般在20%～30%之间，国内玻璃窑炉燃烧效率在与国际水平相比还有较大差距[1]，因此玻璃窑炉的节能优化是玻璃制造中至关重要的一方面。本文从全氧燃烧和富氧燃烧两个方面进行节能优化方面的论述。

1.1 全氧燃烧技术

全氧燃烧技术主要是通过全氧环境代替助燃空气，以降低烟气中NOX的污染程度，减少废气带走的热量。在喷枪的作用下通过更为精确的控制火焰覆盖率，并在燃烧过程中进行分阶段全氧燃烧，以提高能量转换热辐射率，充分利用玻璃窑炉自身传热均匀性，提高短波段在玻璃液中的穿透效率。全氧燃烧技术的应用使玻璃窑炉热效率提高20%，以达到节约能源的目的。但其自身也有缺点，由于全氧燃烧技术会使烟气中的水蒸气浓度增加，从而产生较多碱性蒸汽，加速玻璃窑炉中耐火材料的侵蚀，进而影响窑炉使用年限和生产规模[2]。因此，在运用此技术时应注意降低烟气中水蒸气浓度。

1.2 富氧燃烧技术

富氧燃烧与全氧燃烧不同，经研究发现当空气中富氧含量达到28%时，热量损耗会降低25%，从而会减少燃料的损耗程度。在这种状态下，通过喷枪把该含量的富氧空气化作雾化介质，让富氧空气能与燃料充分混合燃烧，以提高窑炉的热效率，起到节能降耗的作用。其与传统的燃烧技术相比，富氧燃烧缩短了火焰根部黑区，降低了燃料的燃点温度，改变了助燃气体与燃料的接触方式，从而使传热面积有效增加[2]。但在这种情况下虽然能够有效节约能源消耗，但富氧燃烧技术应用却对玻璃窑炉有着更高的要求，因此还需对玻璃窑炉建设规格制定更高标准。

2 玻璃窑炉结构节能优化

玻璃窑炉自身结构是否合理直接影响玻璃烧制过程对能源的消耗量，本文从投料池、投料池、蓄热室、熔化部池底、冷却部和卡脖、窑体密封和保温五个方面进行节能优化方面论述。

2.1 投料池设计优化

在传统玻璃窑炉生产中，玻璃窑炉对玻璃料进行初始加温即从室温到300℃的过程是非常漫长的，而一旦达到300℃其加热速度便开始明显加快。如果在把玻璃料放进窑炉前就将其预热到300℃，而后再放入窑炉中进行升温加热将大大缩短加热周期并起到一定节能优化的作用。根据该种情况，对投料池中燃料进行预热是节能优化的重点，可以通过以下几个方面提高燃料预热:(1)设置等宽投料池结构配合投料机，实现配料薄层投料，提高配合料的熔化速度；(2)提高玻璃液的表面回流，快速预热配合料；(3)增加纯氧助燃，加速配合料熔化，减少废气排放，增产并提高产品品质；(4)回收窑炉烟气余热，减少热量损耗，实现部分热量回收[3]。

2.2 蓄热室结构的改进

蓄热室本身就是节能装置，具有预热空气和气体燃料、回收烟气余热、降低烟气温度等作用，但常见蓄热室结构还有多处可以进行改良，来提高蓄热室的热效率。具体改良措施主要是调整格子孔径、格子砖厚度和类型，改善蓄热室内气流分布均匀性，采用二段蓄热室增加热交换流程，增加烟气与格子的接触时长，使热交换更为充分，降低排烟温度，提高二次空气预热温度，以降低能源消耗[3]。如果条件允许可也建立更为高大的单通道蓄热室以达到更好的节能效果和经济效益。

2.3 熔化部池底改进

融化池也是提高玻璃窑炉热效率的重要环节，首先需要优化的是熔化部，其尺度宜采用浅池或台阶结构[4]，来减少玻璃液量和玻璃液回流，降低二次加热能量消耗。其次，通过池底窑坎和鼓泡装置两者之间合理的密切配合，减少玻璃液回流，提高玻璃液温度和气泡溢出速度，提高玻璃液质量和融化率。为避免设置窑坎所带来的影响影响，还需要设置两排鼓泡，一排在加料口附近，起到助熔作用，二排与窑坎结合使用，间距1m为宜[1]。以改善融化池内玻璃液对流体系，增强各物料间热交换和物理化学反应，从而达到减少燃料消耗的目的。

2.4 冷却部和卡脖的设计调整

冷却部和卡脖在也是玻璃窑炉节能优化不可忽视的一部分，主要措施为，抬高卡脖处池底高度，用较浅的冷却部减少冷却部玻璃液容量，来提高冷却部蓄热能力并减少玻璃液的回流。最终熔化部玻璃液温度得以升高，玻璃液中气泡变少，从而以达到节能的目的[4]。

2.5 窑体密封和保温的强化

窑炉在烧制过程中如果能够有效降低热量散失可以增加窑炉自身烧制热效率，提高一定熔化率，以达到节约燃料的目的。降低热量散失可以从窑炉保温层和窑炉整体密封两方面进行考究。对于保温层而言，所设置的保温材料自身耐热性不可在窑炉烧制过程中温度达到保温材料自身熔点造成不必要的损失[5]。待窑炉膨胀趋势稳定后对碹和墙体用与原窑炉密封料相同的材料进行保温砖的堆砌，最后在碹、墙体外围用稀土保温涂料再密封一次，最终把窑炉外温度稳定在在80℃左右效果为最佳。